SU1069112A1 - Устройство дл регулировани скорости вращени т гового электродвигател - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ , содержащее два переключател  фаз, выполненных на тиристорах, соединенных по трехфазной мостовой схеме, обратный диодный мост, выходы указанных переключателей фаз и обратного диодного моста соединены между собой и предназначены дл  подключени  к фазным выводам т гового электродвигател , два импульсных регул тора, каждый из которых образован двум  рабочими тиристорами, шунтированными встречно-параллельно обратными диодами , и цепью коммутации, составленной из последовательно соединенных конденсатора и реактора, аноды рабочих тиристоров первого импульсного регул тора подключены к плюсовому выводу источника питани , а их катоды,- к анодным группам тиристоров переключателей фаз, соответственно,катоды рабочих тиристоров второго импульсного регул тора подключены к минi coвому выводу источника питани , а их аноды - к соответствующим катодным группам тиристоров переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питани  в непровод щем направлении, цепи коммутации конденсаторов св заны с катодной и анодной группами тиристоров одного из переключателей фаз, четыре вспомогательных тиристора, два однофазных диодных моста, нагрузку, два вспомога тельных конденсатора, отличаюi щеес  тем, что, с целью расширени  диапазона регулировани  выход (Л ных напр жени  и частоты, в устройство дополнительно введены два дополнительных коммутирующих конденсатора , подключенных между свободными зажимами реакторов цепи коммутации и анодной и катодной группами тиристоров второго переключател  фаз, однофазные . диодные мосты зажимами переменного тока подключены к дополнительным конденсаторам, а зажиS мами посто нного тока - к нагрузке, ;о вспомогательные тиристоры соединены попарно встречно-параллельно и подключены к одному из зажимов вспомогательных конденсаторов соответственно , образу  последовательные цепи, (кажда  из которых подсоединена параллельно одному из реакторов цепи коммутации.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а точнее к устройствамдл  регулировани  скорости вращени  т гового асинхронного электродвигател  и питани  нет говых потребителей, и может быть использовано на-электроподвижном составе с асинхронными т говыми.электродвигател ми, в качестве Н€ т говых потребителей могут быть испсшьзованы вентил торы дл  охлаждени  т говых электродвигателей и преобразовател .

Известно устройство дл  регулировани  скорости вращени  т гового электродвигател , содержащее два переключател  фаз, обратный диодный Мост, диагонал ми св занные с фазами т гового электродвигател , четыре импульсных регул тора напр жени , включенных между плюсом источника питани  и анодными группами тиристоров переключателей фаз, а также минусом источника питани  и катодными группами переключателей фаз, обратный диодный мрет св зан с источником питани  в непровод щем направлении 1 .

В автономных инверторах напр жени  используютс  узлы коммутации только с независимым перезар дом коммутирующего конденсатора. В этом случае коммутирующий реактор может Ьыть включен в цепь обратных диодов и последовательно с коммутирующим конденсатором.

В первом случае отсутствует эффект накоплени  энергии в узле комму тации, но к тиристорам переключателе фаз прикладываетс  напр жение, превышающее питающее в два раза. Во втором за счет накоплени  энергии в узЛах коммутации увеличиваетс  напр же мие на коммутирующем конденсаторе, которое определ ет потенциальные услови  работы полупроводников и потери в контуре перезар да.

Таким образом, устройство имеет неудовлетворительные массогабаритные показатели, недостаточно высокий КПД И ограниченные функциональные возможности .

Известно устройство дл  регулиройани  скорости вращени  т гового электродвигател , которое содержит два переключател  фаз, обратный диодный мост, св занные.диагонал ми с фазами электродвигател , четыре раЬоних тиристора, шунтированных встречно-параллельно обратными диодами между плюсом источника питани  и анодными группами, а также между минусом источника питани  и катодными rpynnaivra тиристоров переключателей провод щем направлении соответственно , коммутирующие конденсатор и реактор, соединенные последовательно , четыре вспомогательных тиристора

обратный диодный мост св зан с источником питани  в непровод щем направлении {2 .

HeдocтaтKoUVIи устройства  вл ютс  неудовлетворительныемассогабаритные показатели, вследствии накоплени  энергии в коммутирующем устройстве, .недостаточно высокий КПД и ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  регулировани  скорости вращени  т гового электродвигател , содержащее два переключател  фаз, выполненных на тиристорах, соединенных -по трехфазной мостовой схеме, обратный диодный мост, выходы указанных переключателей фаз и обратного диодного моста соединены между собой и предназначены дл  подключени к фазным выводам т гового электродвигател , два импульсных регул тора, каждый из которых образован двум  рабочими тиристорами, шунтированные встречно-параллельно обратными диодами , и цепью коммутации, составленной из последовательно соединенных конденсатора и реактора, анодь) рабочих тиристоров первого импульсного регул тора подключены к плюсовому выводу источника питани , а их катоды - к анодным группам тиристоров переключателей фаз, соответственно, катоды рабочих тиргисторрв второго импульсного регул тора подключены к минусовому выводу источника питани , а их аноды - к соответствукндим катодным группам тиристоров переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к исо:очнику питани  вНепровод щем направлении, цепи коммутации конденсаторов св заны с катодной и анодной группами тиристоров одного из переключателей фаз, четыре вспомогательных тиристора, два однофазных диодных моста, нагрузку, два вспомогательных конденсатора sj .

Недостатками устройства  вл ютс  недостаточный диапазон регулировани  выходного напр жени  и частоты и неудовлетворительные массогабаритные показатели.

Врем  дозар да коммутирующего конденсё1тора указанного устройства определ етс  выражением

t5w(244CTc,

где L , С - параметры узла коммутации . Аглплитуда напр жени  на коммутирующем конденсаторе при дозар де

г

Чмакс d VctCx

g

После разр да дополнительного конденсатора на питающую сеть, на цр жение на коммутирующем конденсаторе уменьшитс  до величины , где Uj - напр жение источника пита ни  ; Cg - емкость дополнительного конденсатора; JH - ток нагрузки, Следовательно, ухудшитс  коммутационна  способность, Дл  предотвращен этого нежелательного  влени  необхо димо увеличивать емкость дополнител ного конденсатора, что ухудшает диапазон регулировани  выходного на пр жени  и частоты или увеличивает затухание в контуре разр да С на источник питани . Это требует установки трансформатора и приводит к ухудшению массогабаритных показателей . Целью изобретени   вл етс  расши рение диапазона регулировани  выход ных напр жени  и частоты за счет уменьшени  времени дозар да коммутирукхцего конденсатора и улучшение массогабаритных показ.ателей за счет исключени  трансформатора. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  регулировани  скорости вращени  т гового электродвигател , содержащее два переключател  фаз, выполненных на тиристорах , соединенных по трехфазной схеме, обратный диодный мост, выходы указанных переключателей фаз и обратного диодного моста соединены между собой и предназначены дл  подключени  к фазным выводам т гового электродвигател , два. импульсных регул тора , каждый из которых образова двум  рабочими тиристорами, шунтироч ванными встречно-параллельно обратными диодами, и цепью коммутации, составленной из последовательно соединенных конденсатора и реактора, аноды рабочих тиристоров первого им пульсного регул тора подключены к пнюсовому выводу источника питани , а их катоды - к анодным группам тиристоров переключателей фаз,соответ ственно, катоды рабочих тиристоров второго импульсного регул тора подключены к минусовому выводу источни ка питани , а их аноды - к соответствующим катодным группам тиристоров переключателей фаз, обратный ди одный мост подключен к источнику пи тани  в непровод щем направлении, цепи коммутации конденсаторов св за ны с катодной и анодной rpynnasw ти ристоров одного из переключателей фазу четыре вспомогательных тиристо . ра, два однофазных диодных моста, нагрузку, два вспомогательных конденсатора , дополнительно введены дв дополнительных кOMJviyтирующих конден-сатора , подключенных между свободными зажимами реакторов цепи котимутации и анодной и катодной группами тиристоров второго переключател  фаз, однофазные диодные мосты зажимами переменного тока подключены к дополнительным конденсаторам, а зажимами посто нного тока - к нагрузке, вспомогательные тиристоры соединены попарно встречно-параллельно и подключены к одному из зажимов вспомогательных конденсаторов соответственно , образу  последовательные цепи, кажда  из которых подсоединена параллельно однсму из реакторов, цепи коммутации . На чертеже приведена принципиальна  электрическа  схема устройства дл  регулировани  скорости вращени  т гового электродвигател , УстроЯстЕо дл  регулировани  скорости вращени  содержит тиристоры 1-6 переключател  7 фаз, тиристоры 8-13 переключател  14 фаз, диоды 15-20 переключател  21 фаз, тиристоры 22-25 рабочие, диоды 26-29 обратные , тиристоры 30-33 вспомогательные, конденсаторы 34 и 35 цепи коммутации, конденсаторы 36 и 37 дополнительные коммутирующие, реакторы 38 и 39 цепи коммутации, конденсаторы 40 и 41 вспомогательные, мосты 43 и 43 диодные однофазные, нагрузки 44 и 45, электродвигатель 46 т говый, источник 47 питани . Переключатели 7 и 14 фаз и обратный диодный мост 21 св заны диагонал ми с фазным выводом т гового электродвигател  46, обратный диодный мост 21 подключен к источнику 47 питани , и в непровод щем направлении. Рабочие тиристоры 22 и 23 включены между плюсом источника питани  и. анодными группами переключателей 7 и 14 фаз соответственно в провод щем направлении, а рабочие тиристоры 24 и 25 включены между минусом источника питани  и катодными группами переключателей 14 и 7 фаз соответственно в провод5пцем направлении. Обратные диоды 26-29 включены встречно-параллельно рабочим тиристорам 22-25 соответственно. Коммутирующий конденсатор 34, реактор 38, дополнительный конденсатор 35 соединены последовательно и подключены к катодам рабочих тиристоров 22 и 23- До-: полнитальные коммутирующие конденсатор 35, реактор 39, конденсатор 37 соединены последовательно и подключены к анодам рабочих тиристоров 24 и 25. Вспомогательные тиристоры 30 и 31 (32 и 33) соединены встречно-параллельно , одним из зажимов св заны с дополнительным конденсатором 40(41), Цепочки из вспомогательных тиристоров

и дополнительного конденсатора подключены к коммутирующим реакторам 38(39) . Однофазный диодный мост 42 (.43) за:й:симами переменного тока св зан с дополнительным конденсатором 40 (.41) / а зажимами посто нного тока с нагрузкой 44(45) .

Переключатели 7 и 14 фаз представл ют собой трехфазные инвертор ые мосты и предназначены дл  формировани  кривой выходного напр жени . Обратный диодный мост обеспечивает протекание реактивного и тормозного токов .

Рабочие тиристоры, обратные диоды коммутирующие конденсаторы и реакторы , вспомогательные тиристоры, дополнительные конденсаторы, однофазные диодные мосты предназначены дл  регулировани  напр жени  на нагрузке, выключени  тиристоров переключателей фаз, ограничени  напр жени  на коммутирующем конденсаторе и питани  нетЕговых потребителей.

Разделение- коммутирующего конденсатора на две равные части, при питаНИИ от источников высокого напр жени  не вызывает увеличени  установленной мощности конденсаторов, но обеспечивает разв зку нет гового потребител  с источником питани .

Устройство работает следующим образом .

Предположим, что включены тиристоры 1, 2, 3, 22 и 25 и ток протекает от источника питани  через указанные элементы и фазы т гового электродви ател . Конденсаторы 34-37 зар жены (пол рность указана без скобок). Чтобы обеспечить паузу в кривой выходного напр жени , необходимо отпереть тиристор 23, при этом начинаетс  колебательный ,перезар д конденсаторов 34 и 36 по контуру: кэнденсатор 34 - реактор 38 - конденсатор 36 - диод 26 - тиристор 23 - конденсатор 34, что вызывает запирание тиристора 22. После достижени  суммарного напр жени  на конденсаторах 34 и 36 величины Uj и отпирани  диодов моста 21 начинаетс  их дозар д по контуру: плюс источника 47 питани  - 23 - конденсатор 34 - реактор 38 конденсатор 36 - тиристоры 1(3), диоды 18 (20) - минус источника 47 питани . Дл  прекращени  процесса дозар да необходимо подать управл ющий сигнал на вспомогательный тиристор 30. Если напр жение на дополнительном конденсаторе 40 имеет пол рность.

указанную в скобках, к тиристорам 1 и 3 приложено обратное напр жение, равное разности суммы напр жени  на конденсаторах 34, 36 и 40 и питающего по контуру: минус источника 47 питани  - тиристоры 28 и 25 - диоды 18(20) - тиристоры 1(3) - конденсатор 36 - тиристор 30 - конденсатор 40 - конденсатор 34 - диод 27 - плюс источника 47. Энерги  коммутируквдего реактора 38 передаетс  дополнительному конденсатору 40 и потребителю. Таким образом, суммарное напр жение на конденсаторах 34 и 36 стабилизируетс  на заранее заданном уровне 1,0 - l,2)Uj . Дл  обеспечени  независимости формы выходного напр жени  от характера нагрузки необходимо подать управл ющие сигналы на тиристоры 4 и 6 .

Дл  формировани  следующего импульса напр жений необходимо отперет тиристор 24 и после перезар да коммутирующих конденсаторов 35 и 37 по контуру: конденсатор 37 - реактор 39конденсатор 35 - тиристор 24 - диод 29 - конденсатор 37, что приводит к запиранию тиристоров 25 и 6, подаютс  управл ющие сигналы на тиристоры 8, 9, 10, 23, 24 и 32, что обеспечивает приложение напр жени  к фазам нагрузки и за счет отбора избыточной энергии реактора 39 - стабилизации суммарного напр жени  на конденсаторах 36 и 37 на уровне ,(1,0-1,2) U .

Следующа  пауза реализуетс  отпиранием тиристора 22 и после перезар да коммутирующих конденсаторов 34 и 35 отпиранием тиристоров 11, 13 и 31.

Дл  изменени  пол рности напр жени  в одной из фаз, при формировании следующего импульса напр жени  на нагрузке , необходимо вместо тиристоров 1, 2, 3, 22 и 25 подать управл ющие сигналы на тиристоры 2, 3, 4, 22. и 25. Далее процесс повтор етс , регулирование выходного напр жени  осуществл етс  широтно-импульсным методом на несущей частоте.

Таким образом, диапазон регулировани  выходного напр жени  практически не ограничен и может быть реализо ван в пределах от нул  до наибольшего . Мощность, передаваема  нет говым потребителем, не зависит от режима работы т говых двигателей, поскольку на интервале окончани  коммутации моjceT быть обеспечен активный дозар д Конденсатора..

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее два переключателя фаз, выполненных на тиристорах, соединенных по трехфазной мостовой схеме, обратный диодный мост, выходы указанных переключателей фаз и обратного диодного моста соединены между собой и предназначены для подключения к фазным выводам тягового электродвигателя, два импульсных регулятора, каждый из которых образован двумя рабочими тиристорами, шунтированными встречно-параллельно обратным:-; диодами, и цепью коммутации, составленной из последовательно соединенных конденсатора и реактора, аноды рабочих тиристоров первого импульсного регулятора подключены к плюсовому выводу источника питания, а их катоды,- к анодным группам тиристоров переключателей фаз, соответственно,катоды рабочих тиристоров второго импульсного регулятора подключены к минусовому выводу источника питания, а их аноды - к соответствующим катодным группам тиристоров переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, цепи коммутации конденсаторов связаны с катодной и анодной группами тиристоров одного из переключателей фаз, четыре вспомогательных тиристора, два однофазных диодных моста, нагрузку, два вспомога¹тельных конденсатора, отличаю-р щ е е с я тем, что, с целью расши- <g рения диапазона регулирования выходных напряжения и частоты, в устройство дополнительно введены два дополнительных коммутирующих конденсатора, подключенных между свободными зажимами реакторов цепи коммута- Ej ции и анодной и катодной группами тиристоров второго переключателя фаз, однофазные . диодные мосты зажи мами переменного тока подключены к дополнительным конденсаторам, а заж мами постоянного тока - к нагрузке, вспомогательные тиристоры соединен попарно встречно-параллельно и подключены к одному из зажимов вспомо гательных конденсаторов но, образуя последовательные цепи, (каждая из которых подсоединена параллельно одному из реакторов цепи коммутации.